乳杆菌AI-2/LuxS系统介导的生理代谢对环境胁迫的响应及其人工调控

乳酸菌在自然发酵过程中受到多种环境胁迫的影响。群体感应系统能够介导细菌生物膜的形成从而提高其环境耐受性,这可能是提高乳酸菌发酵性能的潜在调控靶点。该研究比较了1株植物乳杆菌逆境驯化前后的AI-2/LuxS系统差异,进而解析外源群体感应干扰物质对菌株生理代谢的影响。结果显示,柠檬酸驯化后的植物乳杆菌D-840生物膜形成能力提高了485%(P<0.05)。2株菌均能产生群体感应信号分子AI-2,驯化后植物乳杆菌D-840在柠檬酸胁迫下单位菌体所产AI-2显著低于出发菌株(P<0.05)。在15 g/L柠檬酸质量浓度下,植物乳杆菌D和植物乳杆菌D-840中的luxS基因表达量均下调,pfs基因表达量则分别提高了71.4%和49.3%(P<0.05)。AI-2前体(S)-4,5-二羟基-2,3-戊二酮的添加对菌株生理代谢的影响并未呈现浓度依赖性。S-腺苷甲硫氨酸在添加量为1 g/L时植物乳杆菌D和植物乳杆菌D-840苯乳酸产量分别提高了12.2%和25.5%(P<0.05)。研究表明,AI-2/LuxS系统与植物乳杆菌抗逆性及代谢性能具有显著的相关性,并且通过添加AI-2前体上调AI-2/LuxS系统,可以实现其相关的代谢产物积累量的提高,研究结果为提高乳酸菌发酵性能提供了新思路。

luxS基因介导乳酸菌益生特性研究进展

一些乳酸菌具有高肠道耐受性、高粘附肠上皮细胞和产具有抑菌活性的细菌素等益生特性。某些乳酸菌的细菌素合成量、耐受性及黏附特性可以被诱导物-2(autoinduction-2,AI-2)提高,AI-2是通过甲基循环合成的一种信号分子。lux S基因可以编码合成Lux S蛋白,而Lux S蛋白是AI-2合成的关键酶,因此展开对lux S在细菌素合成量和耐受性、黏附特性方面的作用研究具有重要意义。该文通过讨论lux S基因在乳酸菌益生特性的研究现状,提出该研究领域中存在的问题以及发展趋势,从而为提高乳酸菌的益生特性提供理论依据。